CFD 해석을 위한 모델 준비

CFD 해석 프로세스에서 가장 첫 번째 단계는 CFD해석을 위한 모델을 준비하는 것입니다. 즉, 유동 해석을 위한 CAD모델 작업입니다. 효과적인 해석을 위해 모델의 최적화 및 흐름 영역 (Flow Region)의 모델링 작업을 통해 해석을 위한 모델을 생성합니다.

1. 해석을 위한 CAD모델 최적화 작업

일반적으로 생산 수준의 설계 모델은 틈 (Gaps), 간섭 (Interface), 결속 (fasteners) 그리고 매우 작은 구조 요소를 포함하고 있습니다. 이러한 구조들은 제조에 있어서 필수 요소이지만, 해석에 있어서는 불필요한 요소들입니다. 따라서 컴퓨터 리소스 및 시간을 절약하기 위해서 제거를 하거나 간단하게 모델로 변경하는 것이 해석을 위한 CAD모델 최적화 작업입니다.

CAD 형상 가이드라인은 다음과 같습니다.

– Void (빈공간)가 형성되는 것을 막기 위해 틈을 제거 합니다. 이는 부품과 판금 릴리프 사이 및 Faster holes (결속 구멍)을 막는 것을 포함합니다.

– 흐름 및 열전달에 영향을 주지 않는 작은 설계 요소를 제거합니다. 작은 필렛, 모따기, 작은 부품등이 포함됩니다.

– 대형 어셈블리의 경우 해석 할 중요 부품만 남기고 나머지 구성성분은 제거합니다.

– Press-fit, 부적절한 매칭에서 발생하는 간섭부를 제거합니다.

다음 예제를 참고 하세요.

매우 작은 필렛, 좁은 가격, 패스터, 간섭 등이 제거 됨

해석에 중요하지 않는 몇몇의 구성 부품 제거 됨

2. 흐름 영역 모델링하기 (Modeling the flow region)

Autodesk Simulation CFD로 설계의 흐름(flow)을 해석하기 위해서, 흐름 영역(flow Region)이 반드시 있어야 합니다. 그러나 대부분의 CAD 모델은 이러한 흐름 영역을 포함하지 않고 있지만 이러한 흐름 영역을 생성할 수 있습니다.

먼저 흐름의 기하학적인 분류는 내부 흐름과 외부 흐름 2가지로 구분할 수 있습니다.

내부 흐름 (Internal Flows)은 파이프, 밸브, 전자기기 케이스 등에서의 흐름 영역입니다. 즉, 파이프 안에 물이 채워진 부분이 얼었다라고 할 때 파이브는 제거 되었을 때 남은 얼음 부분만이 CFD 해석을 위한 흐름 영역이 됩니다. .

외부 흐름 (External Flow)는 차체 외부, 전자 부품의 주변부 등등으로 외부의 유동은 개체의 “반전” 영역이라고 생각하시면 됩니다. 즉 미사일, 자동차, 총알 등을 개체라고 했을 때 이를 포함하고 있는 상자를 생성하는 것을 의미합니다.

흐름 영역 (Flow Region)을 생성하는 방법은 크게 세가지가 있습니다.

1) 사용자의 CAD 시스템에서 흐름(flow) 모델 생성하기

2) 사용자의 CAD model에 공기와 물로부터 밀폐된 빈 공간을 생성하고 Autodesk® Simulation CFD로 흐름(flow) 모델 생성하기

3) 흐름 모델(Flow model)을 생성하기 위해 Autodesk Simulation CFD의 Geometry tools 이용하기

– 내부 볼륨 생성 (Void Fill Creation)

– 외부 볼륨 생성 (External Volume Creation)

이상으로 해석을 위한 CAD 모델 준비까지 살펴보았습니다. 다음 회에는 CFD로부터 파일을 불러 들이고 Autodesk Simulation CFD의 Geometry tools을 이용한 내부, 외부 유동 볼륨을 만들어 보도록 하겠습니다.

감사합니다.